微波无源电路仿真技术(02)

电子科技大学贾宝富博士微波无源电路仿真技术建立三维仿真模型的方法引言通常，在三维仿真软件中建立三维仿真模型的过程与绘制三维工程图类似。一般用点、线、面和实体四种类性的基本元件构造复杂的实体结构。除了点以外，每个类型的基本元件都有很多种。例如，面中有矩形、圆形、多边形、椭圆形和由函数定义的面等。每种基本类型又可以通过平拉、旋转等操作转换。例如，线经过平拉生成面。面经过平拉生成实体。在HFSS中只有实体具有材料属性。点、线和面没有材料属性。在四种类型的元件中只有面和实体的表面可以赋边界。建立模型并不是简单地照搬，应去掉与电磁特性无关的部分。建立和简化模型需要利用电磁场和微波技术的基本概念。什么是仿真模型？矩形直波导段的实体结构+直波导段的仿真模型HFSS的基本界面打开HFSS打开HFSS添加一个新设计HFSS的基本设置分类前处理求解设置.后处理求解HFSS的基本界面项目管理器3维模型窗口信息窗口特性窗口进程窗口下拉菜单快捷工具条HFSS的前处理过程HFSS的前处理过程除了绘制模型之外，主要有求解类型设置（SolutionType）和确认检查（ValidationChecking）。SolutionTypeDrivenModalDrivenTerminalEigenmodeValidationChecking用于检验模型的可行性设置解算类型：设置解算类型：本节将介绍如何设置解算类型。解算类型决定求解结果的类型，确定如何激励和收敛。HFSS有以下几种解算类型：模式驱动（DrivenModal）：这种解算类型计算以模式为基础的S参数。根据波导模式的入射和反射功率表示S参数矩阵的解。终端驱动（DrivenTerminal）:这种解算类型计算以终端为基础的多导体传输线端口的S参数。此时，根据传输线终端的电压和电流表示S参数矩阵的解。本征模（Eignemode）:计算某一结构的本征模式或谐振.本征模解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式。收敛判断:模式驱动（DrivenModal）:模式S参数的差值▽S.这是以前版本驱动解唯一可以提供的收敛方法.终端驱动（DrivenTerminal）:单端或不同节点S参数的差值▽S。本征模（Eignemode）:频率差值▽F.Ansoft桌面–项目管理器每一个项目可包含多个设计；每一个桌面可包含多个项目；项目管理器集成了优化器；三维模型和模型树默认选项是以材料对三维模型分类（GroupbyMaterial）建模指令参数化建模添加变量；变量分两种一种是项目变量(全局变量)；另外一种是设计变量(局部变量)。变量包括单位（默认单位是米）输入变量支持多种单位混合应用建立仿真模型方式之一——导入模型？通过其它图形文件载入仿真模型HFSS和CST都可以从其它软件导入2D或3D图形。导入的模型一般不能参数化，不能修改。一般不提倡导入模型多数零件都是金属件，计算的场在介质中；零件有公差。HFSS载入一个图形文件HFSS载入模型的修复使用其它图形文件载入的仿真模型需要去除一些微小的孔和细缝。模型修复前后的网格划分修复前：184675个四面体修复后：24691个四面体最小长度为0.1mm人工绘制仿真模型？HFSS的基本图形一维和两维物体的基本元素三维物体的基本元素一维和两维工具条三维工具条基本图形的转换图形转换Line-FaceFace-solid旋转结构－螺旋的建模定义旋转轴线.1.定义要旋转的截面定义整个螺旋的圈数和高度.NOTE:旋转方向依赖右手法则2.旋转3.预览4.确定5.删掉刚才选的虚拟截面,按(D)-椭圆截面-半径比=3拉伸生成扭曲波导锥度角=-5度选择面图形转换(HFSS)TransformArrangeDuplicateScale图形转换－效果举例依XOY平面镜像绕X轴旋转90°四次平移（不保留原物体）两次平移（保留原物体）原始物体Z向缩小一半布尔运算CSTMWS共提供了加、减、相交和插入四种布尔运算进行不同布尔运算后的结果立方体“加”圆球立方体“减”圆球两物体“相交”将圆球“插入”立方体（裁减）两不同材料物体（立方体和圆球）投影线或面在实体上产生印记工作坐标系坐标系有全局坐标系（GlobalCS）和相对坐标系（RelativeCS）两种。相对坐标系是通过对全局坐标系的平移、旋转或两者兼而有之产生的。坐标系统的旋转和平移可以参数化。工作坐标系是指目前使用的坐标系；画函数曲线画基于函数的面倒圆角倒直角参数化建模在HFSS和CST中都可以参数化建模。参数化建模可以方便以后的参数扫描和优化。所以应当养成参数化建模的习惯。在HFSS中参数分成全局变量（ProjectVariables）和局部变量（LocalVariables）两种。可以在建模之前输入变量，也可以边建模边输入变量。DrawaCylinder记住必须输入单位初始网格的近似处理HFSS可以通过人工干预对实体或物体表面网格的初始网格设置提高计算精度。选择实体或表面定义表面近似和线度比几种标准偏移的建议设置值HFSS矩阵数据输出HFSSResultsSolutionData输出NMF,Touchstone,数据表格,等注意:输出数据之前须做扫频（Sweep），否则，只有一个频点的数据。等效电路输出HSPICE,PSPICE,Spectre,MaxwellSPICEHFSS输入求解结果SolutionsHFSSResultsImport创建模型解的数据报告HFSS/Results/CreateModalsolutionDataReport/RectangularPlot创建模型解的数据报告HFSS/Results/CreateModalsolutionDataReport/RectangularPlot显示场图如果想显示一个实体、面或线上的场，必须先选中这个物体、面或线。然后使用下拉菜单HFSSFieldsPlotFields选择希望显示的场。显示网格选中一个欲显示网格的实体或其表面。用下拉菜单HFSSFieldsPlotMesh显示网格。测量模型ModelerMeasurePosition-单点坐标和两点之间的距离；Length–边的距离Area–表面积Volume-物体体积点的位置VisualBasicScript语言HFSS支持VBS（VisualBasicScript）。可以用VBA记录你的操作。或运行用VBA写成的程序。同时，也可以支持Matlab,Excel,VisualBasic,C/C++等形成的COM文件。GeneralOptions的设置ToolsOptions–GeneralOptions默认单位设置；分析选项设置；项目选项设置；项目文件、库文件和临时文件夹的路径。需要注意的是在临时文件夹所在磁盘至少有512MB的空间。升级选项设置；混合选项设置；HFSS选项设置ToolsOptionsHFSSOptions处理器数；设置为处理器的核心数。遥控处理器数；期望内存限制；最大内存限制；做大内存限制设置为实际物理内存的80%。习题一、CoaxialSectionwithaBulge2.8cm0.2cm0.45cm0.8cm1.0cm习题二、WaveguideLoadedCylindricalCavityCylindricalCavityWaveguideDielectricRodεrPLEXI=2.7;Tgδ=0.0037;σwall=4.7×108S/m习题三、魔TabLA=22.86mmB=10.16mmL=40mm2*L